DE10043597A1 - Device for depositing, in particular, crystalline layers on, in particular, crystalline substrates - Google Patents

Device for depositing, in particular, crystalline layers on, in particular, crystalline substrates

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DE10043597A1 DE10043597A DE10043597A DE10043597A1 DE 10043597 A1 DE10043597 A1 DE 10043597A1 DE 10043597 A DE10043597 A DE 10043597A DE 10043597 A DE10043597 A DE 10043597A DE 10043597 A1 DE10043597 A1 DE 10043597A1
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Abstract

The invention relates to a device for the deposition of, in particular, crystalline layers on one or several, in particular, equally crystalline substrates, comprising a process chamber (1), arranged in a reactor housing (2), which may be charged with the substrates from above, by means of a reactor housing opening which may be sealed by a cover (8). The reactor housing opening opens out into a glovebox, in particular flushed with highly pure gas and connects electricity, liquid or gas supply lines (16, 17) to the cover (8). According to the invention, the connection of supply lines for electricity, fluid or gas sources arranged outside the glovebox to the cover of the reactor housing arranged within the glovebox may be improved, whereby the electricity, fluid or gas supply lines (16, 17) run freely, from outside the glovebox (15), through a flexible tube (13) which is sealed at one end to a flange arrangement (7) rigidly fixed to the cover (8) and sealed at the other end to an opening (14') in the glovebox wall (14).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abscheiden, insbesondere kristalliner Schichten auf einem oder mehreren, insbesondere ebenfalls kristallinen Substra­ ten, mit einer in einem Reaktorgehäuse angeordneten Prozesskammer, welche von oben durch eine mittels eines Deckels verschließbare Reaktoröffnung mit den Substra­ ten beladbar ist, wobei die Reaktorgehäuseöffnung in eine, insbesondere reinstgasgespülte Handschuhbox mün­ det und zum Deckel Strom-, Flüssigkeits- oder Gasverbin­ dungsleitungen führen.The invention relates to a device for separating, in particular crystalline layers on one or several, in particular also crystalline substrates ten, with one arranged in a reactor housing Process chamber, which from above by means of a Coverable reactor opening with the substra ten is loadable, the reactor housing opening in a glove box, especially purged with pure gas det and to the lid electricity, liquid or gas connection lead cables.

Derartige Vorrichtungen sind im Gebrauch, wobei mit diesen CVD-Anlagen Halbleiterschichten auf Halbleiter­ substraten abgeschieden werden. Als Reaktionsgase fin­ den unter anderem metallorganische Verbindungen und hydride Verwendung, beispielsweise von Elementen der III. und V. Hauptgruppe.Such devices are in use, with these CVD systems semiconductor layers on semiconductors substrates are deposited. As reaction gases fin which include organometallic compounds and hydride use, for example of the elements III. and V. main group.

Ein Reaktorgehäuse, welches eine deckelverschlossene Reaktorgehäuseöffnung besitzt, wobei zum Deckel Gaszu­ leitungen führen zeigt die US 5,027,464. Auch das DE-Pa­ tent 19 813 523 C2 zeigt ein derartiges Reaktorgehäuse mit darin befindlicher Prozesskammer.A reactor housing, which is a closed lid Has reactor housing opening, with gas to the lid US 5,027,464 shows cables. The DE-Pa tent 19 813 523 C2 shows such a reactor housing with the process chamber inside.

Die US 5,788,777 zeigt eine Vorrichtung zum Abscheiden von SiC. Dort werden die Reaktionsgase, Silan und Pro­ pan zusammen mit einem Trägergas, Wasserstoff durch ein zentrales Gaseinlassorgan bis zur Prozesskammer gelei­ tet. Das zentrale Gaseinlassorgan trägt eine Deckplatte der Prozesskammer. US 5,788,777 shows a device for separating by SiC. There the reaction gases, silane and pro pan together with a carrier gas, hydrogen through a central gas inlet organ to the process chamber tet. The central gas inlet element carries a cover plate the process chamber.  

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Führung von Verbindungsleitungen von außerhalb einer Handschuh­ box angeordneten Strom-, Flüssigkeits- oder Gasquellen zum innerhalb der Handschuhbox angeordneten Deckel des Reaktorgehäuses zu verbessern.The invention has for its object the leadership of connecting lines from outside a glove box arranged power, liquid or gas sources to the lid of the inside the glove box To improve the reactor housing.

Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung. Der Anspruch 1 sieht vor, dass die Strom-, Flüssigkeits- oder Gasverbindungsleitungen frei durch einen flexiblen, einendseitig dicht mit einem starr am Deckel sitzenden Anflanschorgan und anderendseitig dicht mit einer Öffnung der Handschuhbox­ wandung verbundenen Schlauch geführt sind. In einer Weiterbildung der Erfindung sitzt das Anflanschorgan nicht unmittelbar am Deckel, sondern ist vom Deckel beabstandet. Hierzu ist ein Träger vorgesehen, der das Anflanschorgan starr am Deckel hält. Das Anflanschor­ gan kann eine Kunststoffplatte sein. Dies erleichtert die Durchführung von elektrischen Leitern, wie insbeson­ dere den Zuleitungen für die HF-Spule. In einer bevor­ zugten Ausgestaltung der Erfindung sitzt die Deckplatte der Prozesskammer fest am Deckel. Zwischen dem Reaktor­ gehäusedeckel und der Deckplatte liegt die ebenfalls fest mit dem Deckel verbundene HF-Spule. Wird der Dec­ kel zum Beladen oder Entladen der Prozesskammer mit Substraten angehoben, was mit geeigneten Pneumatikzy­ linder erfolgen kann, so heben sich HF-Spule und Pro­ zesskammerdeckplatte mit an. Dabei wird der flexible Schlauch gestaucht. Die darin frei geführten Versor­ gungsleitungen verschieben sich dann durch die Öffnung der Handschuhbox. Als Schlauch eignet sich besonders ein Wellschlauch.The task is solved by the in the claims specified invention. Claim 1 provides that the electricity, liquid or gas interconnections free thanks to a flexible, one-sided seal a flange element rigidly attached to the cover and tight on the other side with an opening in the glove box wall connected hose are guided. In a Further development of the invention sits the flange not directly on the lid, but from the lid spaced. For this purpose, a carrier is provided, which Flange organ rigidly holds the lid. The flange choir gan can be a plastic plate. This makes it easier the implementation of electrical conductors, in particular the leads for the RF coil. In a before preferred embodiment of the invention sits the cover plate the process chamber firmly on the lid. Between the reactor housing cover and the cover plate is also RF coil firmly connected to the cover. If the Dec for loading or unloading the process chamber Substrates raised, which with suitable Pneumatikzy can be done more easily, so the RF coil and Pro stand out cess chamber cover plate with. The flexible Hose compressed. The utilities freely listed therein Supply lines then move through the opening the glove box. Is particularly suitable as a hose a corrugated hose.

Die Beheizung der Trägerplatte erfolgt von unten eben­ falls mit einer HF-Spule. Die beiden HF-Spulen können von getrennten HF-Generatoren gespeist werden. Hier­ durch ist eine individuelle Regelung von Substrattempe­ ratur und Deckentemperatur möglich. Die Substrattempera­ tur liegt etwa bei 1600°C. Hierzu wird die vorzugsweise aus Grafit bestehende Trägerplatte auf eine Temperatur von 1700°C bis 1800°C aufgeheizt. Die Oberflächentempe­ ratur der aus Grafit bestehenden Deckplatte liegt etwa bei 1600°C. Auch der Bereich der Deckplatte, der unmit­ telbar an das Gaseinlassorgan angrenzt, besitzt eine derart hohe Temperatur. Zufolge einer Kühlung besitzt das Gaseinlassorgan eine Temperatur von unter 100°C.The base plate is heated from below if with an RF coil. The two RF coils can  are fed by separate HF generators. here through is an individual regulation of substrate temperature temperature and ceiling temperature possible. The substrate tempera tur is around 1600 ° C. This is preferred Carrier plate made of graphite to a temperature heated from 1700 ° C to 1800 ° C. The surface temperature The graphite cover plate is approx at 1600 ° C. Also the area of the cover plate, the immit adjacent to the gas inlet element has one such high temperature. Owing to cooling the gas inlet element has a temperature below 100 ° C.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:An embodiment of the invention is as follows explained with the accompanying drawings. Show it:

Fig. 1 in schematischer Darstellung den Reaktor, bestehend aus der in dem Reaktorgehäuse ange­ ordneten Prozesskammer mit den Versorgungslei­ tungen durch eine Öffnung einer Wandung einer Handschuhbox und Fig. 1 shows a schematic representation of the reactor, consisting of the arranged in the reactor housing process chamber with the supply lines through an opening of a wall of a glove box and

Fig. 2 das Anschlussorgan aus der Froschperspektive. Fig. 2 shows the connecting element from a frog's perspective.

Die im Ausführungsbeispiel dargestellte Vorrichtung dient zum monokristallinen Abscheiden von SiC-Schichten auf monokristallinen Si-Substraten in einem Heißwandre­ aktor. Diese Substrate können einen Durchmesser von 4 Zoll besitzen. Die Vorrichtung befindet sich in einem in den Zeichnungen nicht dargestellten Gehäuse. Dieses Gehäuse besitzt eine Handschuhbox, die zum Be- und Entladen der Prozesskammer dient. Der Deckel 8 des Reaktorgehäuses 2 ist in der Handschuhbox 15 öffenbar. Dabei hebt sich der Deckel 8 zusammen mit einem am Deckel befestigten Gaseinlassorgan 6, einer ebenfalls daran befestigten Hochfrequenzspule 19 und einer am Gaseinlassorgan 6 befestigten Deckplatte 4 ab. Des Weiteren hebt sich auch noch ein oberer Gehäusewandab­ schnitt 10, welcher mit Dichtungen 12 auf einem unteren Gehäusewandabschnitt 11 aufliegt, mit ab, so dass die von der Trägerplatte 3 getragenen Substrathalter 45 mit Substraten belegt werden können.The device shown in the exemplary embodiment serves for the monocrystalline deposition of SiC layers on monocrystalline Si substrates in a hot wall actuator. These substrates can be 4 inches in diameter. The device is located in a housing, not shown in the drawings. This housing has a glove box that is used to load and unload the process chamber. The lid 8 of the reactor housing 2 can be opened in the glove box 15 . The lid 8 stands out together with a gas inlet member 6 attached to the lid, a radio-frequency coil 19 also attached to it and a cover plate 4 attached to the gas inlet member 6 . Furthermore, an upper housing wall section 10 , which rests with seals 12 on a lower housing wall section 11 , also stands out, so that the substrate holder 45 carried by the carrier plate 3 can be covered with substrates.

Die Zuleitungen 16 der HF-Spule 19 sind schlauchförmig ausgebildet. Sie liegen ebenso wie weitere Gas- oder Kühlwasserzuleitungen 17 in einem Wellschlauch 13.The feed lines 16 of the RF coil 19 are tubular. Like other gas or cooling water supply lines 17, they lie in a corrugated hose 13 .

Dieser Wellschlauch 13 ist mit seinem einen Ende mit einer Öffnung 14' der Handschuhboxwand 14 dicht verbun­ den. Hierzu besitzt die Öffnung 14' beispielsweise einen Kragen. Das andere Ende des Wellschlauches 13 ist dicht mit einem Anflanschorgan 7 verbunden. Dieses Anflanschorgan 7 besteht aus einer kreisrunden Kunst­ stoff- bzw Pertinax-Platte. In dieser Platte liegen Zuleitungsdurchführungen 21, 21', an welche Schläuche oder Rohre 16 bzw. die HF-Zuleitungen 17 angeschraubt oder aufgesteckt sind. Die Platte 7 ist vom Deckel 8 beabstandet. Sie ist mit dem Deckel 8 jedoch über einen Träger 9 starr verbunden.This corrugated hose 13 is at one end with an opening 14 'of the glove box wall 14 tightly connected. For this purpose, the opening 14 'has, for example, a collar. The other end of the corrugated hose 13 is tightly connected to a flange 7 . This flange 7 consists of a circular plastic or Pertinax plate. In this plate are lead bushings 21 , 21 ', to which hoses or pipes 16 or the HF feed lines 17 are screwed or plugged. The plate 7 is spaced from the cover 8 . However, it is rigidly connected to the cover 8 via a support 9 .

Wenn der Deckel 8 angehoben wird, so schieben sich die Wellen des Wellschlauches 13 zusammen. Die frei darin einliegenden Leitungen 16, 17 können dann durch die Öffnung 14' geschoben werden.When the cover 8 is raised, the waves of the corrugated hose 13 slide together. The lines 16 , 17 lying freely therein can then be pushed through the opening 14 '.

In dem Reaktorgehäuse 2 befindet sich die Prozesskammer 1. Diese Prozesskammer 1 besitzt eine Trägerplatte 3, die Substrathalter trägt. Parallel zur Trägerplatte 3 erstreckt sich oberhalb derselben eine Deckplatte 4. Die Trägerplatte 3 wird von unten mittels einer wasser­ gespülten HF-Spule 19 beheizt. Die Deckplatte 4 wird von oben mit einer ebenfalls wassergekühlten HF-Spule 20 beheizt. Die Trägerplatte 3 ist ringförmig gestal­ tet, wobei der Außendurchmesser etwa doppelt so groß ist wie ihr Innendurchmesser.The process chamber 1 is located in the reactor housing 2 . This process chamber 1 has a carrier plate 3 which carries substrate holders. A cover plate 4 extends parallel to the carrier plate 3 above it. The carrier plate 3 is heated from below by means of a water-rinsed HF coil 19 . The cover plate 4 is heated from above with a likewise water-cooled HF coil 20 . The carrier plate 3 is ring-shaped, the outer diameter being approximately twice as large as its inner diameter.

Von dem Anflanschorgan 7, welches parallel beabstandet liegt zum Gehäusedeckel 8 verlaufen unbewegliche, insbe­ sondere starre Verbindungsleitungen 22 zu den Durchfüh­ rungen 23, die die Leitverbindungen durch den Gehäuse­ deckel 8 darstellen. Weitere Leitungen verlaufen zum Kopf 6' des Gaseinleitungsorganes 6. Dies sind die Zuleitungen für die Reaktionsgase und die Zu- und Ablei­ tung für das Kühlwasser des gekühlten Gaseinlassorganes 6.From the flange 7 , which is spaced parallel to the housing cover 8 , immobile, in particular special rigid connecting lines 22 to the bushings 23 , which represent the lead connections through the housing cover 8 . Further lines run to the head 6 'of the gas inlet element 6 . These are the supply lines for the reaction gases and the supply and discharge lines for the cooling water of the cooled gas inlet element 6 .

Im Ausführungsbeispiel liegt die kreisrunde Scheibe, die das Anflanschorgan 7 ausbildet in unmittelbarer Gegenüberlage zur Öffnung 14' der Handschuhbox. Der Durchmesser der Öffnung 14' entspricht im Wesentlichen dem Durchmesser des Anflanschorganes 7. In der Platte 7 befinden sich Rohrverschraubungen 21' und Durchführun­ gen 21 für die als Schlauch ausgebildeten HE-Zuleitun­ gen 16.In the exemplary embodiment, the circular disk which forms the flange element 7 lies directly opposite the opening 14 'of the glove box. The diameter of the opening 14 ′ essentially corresponds to the diameter of the flange element 7 . In the plate 7 there are pipe fittings 21 'and leadthroughs 21 for the HE supply lines 16 which are designed as a hose.

Es stellt sich folgende Funktionsweise ein:
Wird der Deckel 8 von nicht dargestellten Pneumatikzy­ lindern angehoben, so bewegt sich das Anschlussorgan 7 in Richtung auf die Öffnung 14' zu. Die sich in dem Wellschlauch 13 befindlichen Leitungen 16, 17 werden Bereichsweise durch die Öffnung 14' hindurchgeschoben. Eventuell vorhandene Längenausgleichsabschnitte der Zuleitungen können außerhalb der Handschuhbox 15 ange­ ordnet sein, so dass das Volumen der mit reinem Gas gefüllten Handschuhbox 15 minimal sein kann. The following functionality occurs:
If the cover 8 is lifted by pneumatics, not shown, the connecting element 7 moves in the direction of the opening 14 '. The lines 16 , 17 located in the corrugated hose 13 are partially pushed through the opening 14 '. Any existing length compensation sections of the supply lines can be arranged outside the glove box 15 , so that the volume of the glove box 15 filled with pure gas can be minimal.

Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswe­ sentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) voll­ inhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen.All features disclosed are (by themselves) fiction sentlich. In the disclosure of the registration is hereby also the disclosure content of the associated / attached Priority documents (copy of pre-registration) full included in content, also for the purpose of characteristics of these documents in claims of the present application to include.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Abscheiden, insbesondere kristalli­ ner Schichten auf einem oder mehreren, insbesondere ebenfalls kristallinen Substraten, mit einer in einem Reaktorgehäuse (2) angeordneten Prozesskammer (1), welche von oben durch eine mittels eines Deckels (8) verschließbare Reaktoröffnung mit den Substraten belad­ bar ist, wobei die Reaktorgehäuseöffnung in eine, insbe­ sondere reinstgasgespülte Handschuhbox mündet und zum Deckel (8) Strom-, Flüssigkeits- oder Gasverbindungslei­ tungen (16, 17) führen, dadurch gekennzeichnet, dass die Strom-, Flüssigkeits- oder Gasverbindungsleitungen (16, 17) von außerhalb der Handschuhbox (15) zum Deckel (8) frei durch einen flexiblen, einendseitig dicht mit einem starr am Deckel (8) sitzenden Anflanschorgan (7) und anderendseitig dicht mit einer Öffnung (14') der Handschuhboxwandung (14) verbundenen Schlauch (13) geführt sind.1. Apparatus for depositing, in particular crystalline, layers on one or more, in particular likewise crystalline substrates, with a process chamber ( 1 ) arranged in a reactor housing ( 2 ), which from above through a reactor opening which can be closed by means of a cover ( 8 ), with the substrates is loadable, the reactor housing opening opening into a glove box, in particular a particularly pure gas purge, and leading to the cover ( 8 ) power, liquid or gas connection lines ( 16 , 17 ), characterized in that the power, liquid or gas connection lines ( 16 , 17 ) from outside the glove box ( 15 ) to the lid ( 8 ) freely through a flexible flange element ( 7 ) which is tight on one end with a flange element ( 7 ) rigidly attached to the lid ( 8 ) and tight on the other side with an opening ( 14 ') in the glove box wall ( 14 ) connected hose ( 13 ) are guided. 2. Vorrichtung nach oder insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Anflanschorgan (7) mittels eines Trägers (9) starr am und beabstandet vom Deckel (8) befestigt ist.2. Device according to or in particular according to claim 1, characterized in that the flange member ( 7 ) by means of a carrier ( 9 ) is rigidly attached to and spaced from the cover ( 8 ). 3. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekenn­ zeichnet, dass das Anflanschorgan (7) eine Kunststoff­ platte ist, mit gasdichten Durchführungen bzw. Ver­ schraubungen für die Versorgungsleitungen (16, 17).3. Device according to one or more of the preceding claims or in particular according thereto, characterized in that the flange element ( 7 ) is a plastic plate, with gas-tight bushings or screw connections for the supply lines ( 16 , 17 ). 4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche oder insbesondere danach, gekennzeichnet durch eine über ein Gaseinlassorgan (6) fest mit dem Deckel (8) verbundene Deckplatte (4) der Prozesskammer (1).4. Device according to one or more of the preceding claims or in particular according thereto, characterized by a cover plate ( 4 ) of the process chamber ( 1 ) which is fixedly connected to the cover ( 8 ) via a gas inlet element ( 6 ). 5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche oder insbesondere danach, gekennzeichnet durch eine fest mit dem Deckel (8) verbundene, insbeson­ dere wassergekühlte Hochfrequenz-Spule (19) zum Behei­ zen der Deckplatte (4).5. The device according to one or more of the preceding claims or in particular according thereto, characterized by a firmly connected to the cover ( 8 ), in particular water-cooled high-frequency coil ( 19 ) for heating the cover plate ( 4 ). 6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekenn­ zeichnet, dass Deckplatte (4) und Trägerplatte (3) getrennt beheizbar sind.6. The device according to one or more of the preceding claims or in particular according thereto, characterized in that the cover plate ( 4 ) and carrier plate ( 3 ) can be heated separately. 7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche oder insbesondere danach, gekennzeichnet durch eine drehangetriebene Trägerplatte (3), auf wel­ cher auf jeweils einem Gaslager sich drehende Substrat­ halter (45) sitzen.7. The device according to one or more of the preceding claims or in particular according thereto, characterized by a rotatably driven support plate ( 3 ), on which wel holder on a gas bearing rotating substrate holder ( 45 ). 8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekenn­ zeichnet, dass das Anflanschorgan (7) sich parallel zur Öffnung (14') und unmittelbar unter ihr erstreckt.8. The device according to one or more of the preceding claims or in particular according thereto, characterized in that the flange element ( 7 ) extends parallel to the opening ( 14 ') and immediately below it. 9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekenn­ zeichnet, dass das Anflanschorgan (7) und die Öffnung (14') eine etwa gleichgroße Querschnittsfläche besitzen.9. The device according to one or more of the preceding claims or in particular according thereto, characterized in that the flange member ( 7 ) and the opening ( 14 ') have an approximately equal cross-sectional area.
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